Resumo Um biocompósito cerâmico/polimérico com alto potencial para aplicações práticas multifuncionais em engenharia de tecidos ósseos foi sintetizado usando o conhecido polímero piezoelétrico, fluoreto de polivinilideno (PVDF), e a cerâmica altamente bioativa, fosfato de cálcio bifásica (BCP), obtida a partir de ossos de peixes reciclados. Uma alta bioatividade foi observada no compósito PVDF-BCP quando este foi submetido a condições que simulam um corpo animal. De fato, uma camada de apatita muito espessa (9 μm) cresceu em sua superfície no experimento de imersão (7 dias) em fluido corpóreo simulado (SBF). As características estruturais do compósito PVDF-BCP mostraram semelhanças com ossos de animais jovens, altamente bioativos, sobrepostos com fases polimórficas de PVDF. Ensaios mecânicos revelaram propriedades muito semelhantes às do tecido ósseo humano, com uma resistência à compressão atingindo 80 MPa. Juntos, todos esses fatores indicaram um material muito promissor para aplicação em implantes e/ou substituições ósseas com recuperação pós-operatória controlada/acelerada por estímulos externos.

Abstract A ceramic/polymer biocomposite with high potential for multifunctional practical applications in bone tissue engineering was synthesized by using a well-known piezoelectric polymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), and a high bioactive biphasic calcium phosphate (BCP) ceramic obtained from recycled fish bones. High-bioactivity was observed for the PVDF-BCP composite when it was subjected to conditions that simulate the animal body once a very thick apatite layer (9 μm) was grown on its surface in an immersion experiment (7 days) in simulated body fluid. The structural characteristics of the PVDF-BCP composite showed similarities with highly bioactive young animal bones, overlapped with PVDF polymorphic phases. Mechanical tests revealed properties very similar to those of the human bone tissue with a resistance strength reaching 80 MPa. Together, all these factors indicated a very promising material for application in osseous implants/replacement with postoperative recovery controlled/accelerated by external stimuli.

Resumo Neste trabalho uma rota alternativa de síntese, o método de Pechini modificado, foi utilizada para obter nanopartículas do composto BiFeO3-PbTiO3 (BFPT). As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura revelaram tamanhos de partículas inferiores a 120 nm. Análises estruturais apontaram a organização estrutural do composto (formação de estruturas com simetria tetragonal) como função da temperatura de síntese. Cálculos da polarização espontânea indicaram a intensidade alcançada no composto BFPT. As análises de densidade eletrônica obtidas pelo método da máxima entropia indicaram a configuração das ligações químicas presentes no composto.

Abstract In this work an alternative synthesis route, the modified Pechini method, was used to obtain nanoparticles of the BiFeO3-PbTiO3 (BFPT) compound. The scanning electron microscopy images revealed particle sizes below 120 nm. Structural analysis showed the structural organization of the compound (structure formation with tetragonal symmetry) as function of synthesis temperature. Calculations indicate spontaneous polarization intensity achieved in the BFPT compound. The analysis of electron density obtained by the maximum entropy method indicated the configuration of the chemical bonds present in the compound.

A porcelana de ossos - bone china - é uma cerâmica de corpo especial de grande dureza e translucidez exclusivamente fabricada na Inglaterra e em outras poucas partes do mundo, mas não no Brasil. Suas matérias-primas são compostas por aproximadamente metade de cinza de ossos, além de caulim e feldspato. O trabalho apresenta a obtenção e caracterização de cinza de ossos a partir de ossos bovinos com o objetivo da fabricação de porcelanas. No processo de preparação da cinza de ossos envolve o uso de autoclave, descarnagem manual, calcinação e moagem dos ossos. As condições de preparação foram estudadas em função das condições de calcinação, moagem e lavagem do osso. A calcinação foi estudada através de análises térmicas e difração de raios X de diferentes partes do animal. O pó obtido foi caracterizado por análises químicas, medida de granulometria por difração de laser, e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a matéria-prima obtida neste trabalho possui propriedades similares das originalmente utilizadas nas indústrias inglesas com baixo teor de ferro e partículas coloidais e que podem ser calcinadas a temperaturas inferiores a 1000 °C.

Bone china is a special kind of porcelain, very hard and translucent, nowadays manufactured almost exclusively in England and in few other parts of the world, but not in Brazil. Its raw-materials comprise about fifty percent of bone ash, together with kaolin and a feldspar mineral. This paper presents the preparation and the characterization of bone ash obtained from bovine bones, with the objective of obtaining bone china. The preparation of the bone ash involves the use of an autoclave, manual removal of the meat, firing, and milling the bones. The preparation conditions were studied as a function of the firing conditions, milling, and washing the powder bones. The firing step was studied by thermal analyses TG-DTA and X-ray diffraction, whereas the obtained powder was characterized in terms of its chemical composition (X-ray fluorescence), particle size distribution (laser diffraction), and scanning electron microscopy. The results indicate that the obtained raw-material exhibits similar properties to the ones of the bone ash used by the English industry, with low iron content and colloidal particles when calcined at temperatures lower than 1000 °C.